INFORME :

PUESTA EN MARCHA DE UN SISTEMA DE PROTECCION CATODICA

CORRIENTE IMPRESA, APLICADO A LOS TANQUES Y TUBERÍAS DE

COMBUSTIBLES LÍQUIDOS

1.- OBJETIVOEfectuar la implementación de un sistema de Protección catódica con corriente impresa para los tanques y tuberías de combustibles líquidos que serían instalados el proyecto denominado: YAVA S.A.C Ubicado en Sub lote Santa Rita Con frente a la Av. Celestino Vargas (Carretera Tacna – Calama Km. 6.3) Distrito de Calama provincia y región de Tacna

2.- ALCANCE DEL TRABAJOEste procedimiento aplica para las actividades de protección catódica a realizarse en las siguientes estructuras metálicas:

Descripción Capacidad Diámetro LongitudTanque #1 de Combustible 6,000 galones 2.30 metros 5.60 metrosTanque #2 de Combustible 6,000 galones 2.30 metros 5.60 metrosTanque #3 de Combustible 3,000 galones 2.30 metros 2.80 MetrosTanque #4 de Combustible 3,000 galones 2.30 metros 2.80 MetrosTanque #5 de Combustible 3,000 galones 2.30 metros 2.80 metros

Descripción Tuberías de combustibles Diámetro Longitud Total Tuberías de Acometida surtidores 2” 210 metrosTubería de Combustible - Llenado 4” 38 metrosTuberías de venteo 3” 82 metros

2.1.- FUNDAMENTOS DE LA PROTECCION CATODICA La protección catódica es una técnica de control de corrosión que consiste en la aplicación de corriente directa de alguna fuente (ánodos galvánicos o de corriente impresa) hacia la estructura metálica que se desea proteger, con el fin de minimizar el flujo de corriente de corrosión desde dicha estructura, hacia el electrolito. La protección catódica con ánodos galvánicos: Usa la acción galvánica para proveer la corriente de protección, conectando la estructura a un metal menos noble o con un potencial más electronegativo que del acero.

Sistemas de protección catódica con corriente impresa: Uso de una fuente externa (rectificador) para proveer corriente al grupo de ánodos inertes, los cuales introducen la corriente directa a través del electrolito (agua y tierra) hacia las estructuras protegidas.

Este procedimiento consiste en unir eléctricamente la estructura que se trata de proteger con el polo negativo de una fuente de alimentación de corriente continua (pura o rectificada) y el positivo con un electrodo auxiliar que cierra el circuito. Los electrodos auxiliares se hacen de chatarra de hierro, aleación de ferrosilicio, grafito, titanio platinado, etc. Es completamente indispensable la existencia del electrolito (medio agresivo) que completa el conjunto para que se realice el proceso electrolítico. Este sistema de protección catódica tiene la característica de que utiliza como ánodo dispersor de la corriente (electrodo auxiliar) materiales metálicos que en

mayor o menor grado se consumen con el paso de la corriente. Sin embargo, el intercambio necesario de corriente con el electrolito tiene lugar a través de reacciones electroquímicas, las cuales dependen tanto del material anódico, como del ambiente que rodea al mismo e incluso de la densidad de corriente que éste suministra.

El sistema de corriente impresa requiere de una fuente de corriente continua, no importa de dónde provenga, a condición de que se mantenga pese al paso del tiempo. Un sistema de corriente impresa debe de poder funcionar de forma permanente.

Rectificadores Los aparatos que permiten el paso de la corriente en un solo sentido se conocen con el nombre de rectificadores.

Ánodo de Corriente impresa SeleccionadoTodos estos ánodos van consumiéndose a mayor o menor velocidad con el paso de la corriente. Así, por ejemplo, la chatarra de hierro se consume muy rápidamente y el titanio platinado a un ritmo muy lento. A continuación se describen brevemente las características del ánodo que emplearemos en el presente proyecto:

Ferrosilicio

El ánodo de ferrosilicio es recomendable en terrenos de media y baja resistividad. Se coloca hincado o tumbado, en el suelo, y normalmente rodeado de un relleno de carbón de coque. A intensidades bajas de corrientes (1 A), su vida es prácticamente ilimitada, y su capacidad máxima de salida de corriente es de unos 12 a 15 A por ánodo. Su consumo oscila, a intensidades de corriente altas, entre 0.1 0.3 kg/A-año. El ferrosilicio es muy frágil en virtud de su estructura cristalina, por lo que se ha de tener un extremo cuidado en su embalaje y transporte.

► La Protección Catódica es un método complementario al revestimientoLa razón principal de esta afirmación se basa en los costos involucrados, ya que es más económico proteger una estructura con una combinación adecuada de revestimientos y protección catódica que, utilizar uno sólo de esos métodos.El uso de dos (2) o más métodos de prevención de corrosión se debe a que cada uno de éstos por separado tiene limitaciones. Este es el caso de las pinturas y revestimientos, por muy óptimos que sean, siempre pueden aparecer fallas que pueden dar inicio a los ataques corrosivos. Para evitarlo, se utiliza un sistema de protección catódica que envía corriente de protección precisamente hacia esas áreas metálicas desnudas (con daños en el revestimiento), controlando así la corrosión.

3.- FILOSOFIA DEL DISEÑOPara el presente proyecto se consideró proteger las estructuras metálicas soterradas, mediante un sistema de protección catódica con corriente impresa, debido al requerimiento de vida media de 20 años solicitado por el cliente.Asumimos un factor de daño de recubrimiento para los tanques de 10% del área total; por tratarse de estructuras existentes con más de 20 años de antigüedad. Para las tuberías de combustible el factor de daño de recubrimiento asumido fue del 10% por tratarse de estructuras que serían recién instaladas. Para el presente cálculo se consideró una resistividad promedio de 6,000 ohm-cm. El cliente informa que los tanques y tuberías estarán bien protegidos con recubrimientos anticorrosivos y compatibles con los sistemas de protección catódica.

4.- CALCULOS DE CONSTRUCCIONComo datos relevantes de diseño tenemos la siguiente información:Forma geométrica de los activos metálicos: ver Diagrama #1PC Con la información asignado realizamos el cálculo para hallar la masa anódica utilizada para proteger a los activos metálicos que serán enterrados.

Algunas fórmulas utilizadas para el diseño son:

A = área metálica total a proteger, en m2.Dc = densidad de corriente de protección, en mA/m2.Ef = eficiencia del recubrimientoIt =corriente total de protección

Desarrollamos los cálculos seguidamente:

Calculando las áreas de las estructuras:

Área de los Tanques de combustiblesTanque N° DIAMETRO LONGITUD AREA (m2)

1 2.3 5.6 48.772 2.3 5.6 48.773 2.3 2.8 28.544 2.3 2.8 28.545 2.3 2.8 28.54

TOTAL 183.17

AREA DE TUBERIAS1.1 Diámetro 2 Pulgadas1.2 Longitud Total 210 MetrosÁrea #1 33.51 Metros 2

1.1 Diámetro 3 Pulgadas1.2 Longitud Total 82 MetrosÁrea #1 19.63 Metros 2

1.1 Diámetro 4 Pulgadas1.2 Longitud Total 38 MetrosÁrea #1 12.13 Metros 2

Área Total 65.27 Metros 2

Datos Asumidos:Resistividad 6,000 Ohm-cmFr : 10%Tiempo de Vida media: 20 años

It = A x Dc x (1 – Ef ) / 100

Tipo de recubrimiento aplicado a las tuberías y tanques: Base con zincromato y 02 manos de coaltar bituminosa (espesor proyectado 18 mils)Densidad de Corriente 25 mA/m2

TABLA 1.- RESUMEN DEL CALCULO DE PROTECCIÓN CATODICA PARA LOS TANQUES DE COMBUSTIBLES

N° Estructura AREA Fr   It1 Tanque 48.77 10% 4.88 112.182 Tanque 48.77 10% 4.88 112.183 Tanque 28.54 10% 2.85 65.644 Tanque 28.54 10% 2.85 65.645 Tanque 28.54 10% 2.85 65.646 Tuberías 65.27 10% 18.32 421.3

It Total Sería: 842.56 mA

La resistencia de los ánodos de ferrosilicio instalados en forma vertical y a una distancia de 5 metros entre cada uno, sería entonces:

Rv= 13.35 ΩDurante la instalación se debe considerar que el ánodo deberá de estar enterrado con arena de baja resistividad eléctrica para poder disminuir la resistencia de contactos ánodo suelo.El voltaje requerido por el sistema sería de: 6.18 VDC

Para cumplir con el requerimiento de corriente utilizaremos 04 ánodos de ferro silicio cromo con rectificador incorporado; capaz de suministrar la siguiente corriente: 1,000 mA y 10 VDC Por lo tanto la corriente de suministro de los ánodos de ferrosilicio con rectificador incorporado será de 300mA y 10 VAC.El sistema propuesto tiene una vida media de 20 años.

Resumen: Se empleara cuatro ánodos de ferrosilicio cromo con rectificador incorporado de 300 mA y 10 VAC.

Nota.- Será necesario volver ha recalcular la cantidad de ánodos cuando se tenga valores reales del electrolito.

5.- INSTALACION DEL SISTEMALa instalación del sistema propuesto considera el desarrollo de las siguientes actividades: Resane con pintura coaltar bituminosa y/o Handy caps Royston

Colocación del sistema de hidratación (Tuberías PVC 2” y Tapas de registro)Realizar los empalmes eléctricos (tipo NYY)Cableado desde los ánodos hacia tablero de distribución de corrienteCableado desde los tanques hacia el tablero eléctricoTodo el cableado deberá de estar entubado con tubería PVC 1” SAPConexión e instalación de un transformador de corriente de 200 VAC a 115 VDCSe considera dejar un punto de monitoreo de potenciales de protección catódica; este punto de monitoreo será definido en obra durante el proceso de instalación del sistema planteado.Medir los potenciales de protección catódicaMediciones del desempeño de cada uno de los ánodosRegistro de información relevante

6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

● Se recomienda seleccionar un adecuado sistema de recubrimientos de protección para el tanque y tuberías de combustible El deterioro y/o fallo del recubrimiento afectara el desempeño del sistema de protección catódica que se instaló.

● Realizar las mediciones de potenciales de puesta en marcha durante la instalación de los ánodos. Es importante registrar esta información para compararla con las posteriores mediciones de mantenimiento.Esta información debe archivarse con los datos de la instalación y utilizarse como referencia para compararla con lecturas posteriores.

● El presente informe e instalación no considera presencia de corrientes que puedan interferir al sistema propuesto.

7.- ANEXOS Y PLANOSDIAGRAMA 1PC- DETALLE DE INSTALACION DE LOS ÁNODOS DE CORRIENTE

IMPRESA EN LOS TANQUES Y TUBERÍAS DE COMBUSTIBLES LÍQUIDOS

FICHA TECNICA DEL ANODO DE FERROSILICIO CROMO CON RECTIFICADOR INCORPORADO

8.- BIBLIOGRAFIA Y NORMAS APLICABLES

Handbook of Corrosion Engineering __Pierre R. RobergeHandbook Cathodic corrosion protection__ W. von Baeckmann, H. Bohnes,NACE Standard RP 0102-2002NACE Standard RP 0169-2006API RP -651API RP -1632DNV-RP-B401 - CATHODIC PROTECTION DESIGNBSI CP 1021 - CODE OF PRACTICE FOR CATHODIC PROTECTIONCONTROL OF PIPELINE CORROSION -- A.W. PEABODY